CN205290096U - 一种激光加工头的模块化辅助送料机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种激光加工头的模块化辅助送料机构，包括激光加工头、齿圈、环形轨道、上支撑臂、下支撑臂、旋转驱动机构和送料角度调节机构；所述激光加工头为空心筒状结构，齿圈和环形轨道均环绕一周的安装在激光加工头的外壁上；所述上支撑臂包括连接在一起的水平段和竖直段，水平段的端部安装有辊子，所述辊子安装在环形轨道内；所述下支撑臂包括连接在一起的直立段和倾斜段；所述上支撑臂的竖直段通过螺栓与下支撑臂的直立段固定在一起。该激光加工头的模块化辅助送料机构采用可调式夹具控制激光、侧向送料之间的空间夹角，不会发生光束截面光斑形状畸变的问题，极大简化了送料角度摆动与激光束移动协调运动的控制技术要求。
Description
技术领域
本实用新型属于激光加工领域，具体涉及一种激光加工头的模块化辅助送料机构。
背景技术
激光加工技术是利用高能量密度激光束对材料进行非接触式加工的一类先进加工方法的总称。激光熔覆是发展较为活跃的激光加工技术之一，其原理是利用铺粉或送粉的方法在基材表面预置金属粉末，并使高能激光束聚焦在基材表面，聚焦激光束辐照基材表面的金属粉末，焦点位置的金属粉末和基材表面薄层发生熔化，形成一定形状和大小的熔池，当激光束焦点以一定速度按预定轨迹运动，激光束移开后的熔池迅速凝固，从而在基材表面激光束扫过的区域熔覆上一层具有特殊物理、化学或力学性能的金属涂层。所谓金属粉末激光成形技术就是将激光熔覆技术与快速成形技术相结合，以金属粉末为原料，采用高功率激光熔覆技术，利用快速成形分层制造思想，以单层选区熔化和层层堆叠的组合形式制造出金属零件。
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，也是近些年发展较快的一种激光加工技术。根据焊接原理的不同，激光焊接可分为热传导型激光焊接和激光深熔焊接。其中热传导型激光焊接是利用激光辐射加热待加工表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。激光深熔焊接一般采用连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相似，即能量转换机制是通过＂小孔＂结构来完成的。在足够高的功率密度激光照射下，材料产生蒸发并形成小孔。热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔化。小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融金属充填着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。
对于激光焊接、熔覆工艺来说，填料是常用技术手段。侧向送粉送丝的激光熔覆加工系统主要包括激光器、光路系统、送粉器或送丝机、数控加工机床和加工头等，为了实现加工过程中的同步填料，其中加工头内一般包含一个填料送给装置。该送给装置一般是相对激光筒固定的安装连接方式，即加工过程中粉末或焊丝与激光束之间的夹角是固定的，要调整该夹角需要将二者拆卸开并重新调整后再安装起来，调整很不方便，也不能在加工过程中调整。
实用新型内容
本实用新型针对上述现有技术的不足，提供了一种激光加工头的模块化辅助送料机构；该激光加工头的模块化辅助送料机构采用可调式夹具控制激光、侧向送料之间的空间夹角，不会发生光束截面光斑形状畸变的问题，极大简化了送料角度摆动与激光束移动协调运动的控制技术要求，模块化设计、可靠性高，结构简单，成本低。
本实用新型是通过如下技术方案实现的：
一种激光加工头的模块化辅助送料机构，包括激光加工头、齿圈、环形轨道、上支撑臂、下支撑臂、旋转驱动机构和送料角度调节机构；
所述激光加工头为空心筒状结构，激光加工头上设置有激光入射口和激光出射口，内部设置有聚焦光路；激光束从激光入射口入射，经聚焦光路聚焦后，从激光出射口射出聚焦激光束；
齿圈和环形轨道均环绕一周的安装在激光加工头的外壁上，所述齿圈设置在环形轨道的上方；
所述上支撑臂包括连接在一起的水平段和竖直段，所述水平段和竖直段相互垂直；水平段的端部安装有辊子，所述辊子安装在环形轨道内，可带动上支撑臂一起沿着环形轨道运动；
所述旋转驱动机构包括连接轴、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第一驱动电机和支撑架；所述支撑架上方设置有两个圆孔，上支撑臂的水平段穿过所述两个圆孔，将支撑架套装在上支撑臂上；所述第一驱动电机安装在支撑架上，第一驱动电机的输出轴与第三齿轮相连；所述第二齿轮与第三齿轮啮合连接；所述连接轴穿过上支撑臂水平段上的通孔，将第二齿轮与第一齿轮连接在一起，两者联动；所述第一齿轮与齿圈啮合连接；
所述下支撑臂包括连接在一起的直立段和倾斜段，所述直立段和倾斜段之间有一大于度的夹角；所述上支撑臂的竖直段通过螺栓与下支撑臂的直立段固定在一起；
所述送料角度调节机构包括曲柄、连杆、送粉头、弧形滑轨和第二驱动电机；所述曲柄的一端与下支撑臂的倾斜段铰接，另一端与连杆的第一端铰接；第二驱动电机安装在下支撑臂上，并与曲柄相连，用于驱动曲柄绕其与下支撑臂的铰接点旋转；连杆的第二端与送粉头铰接；所述送粉头上固定安装有一滑块，所述滑块安装在弧形滑轨上，可沿着弧形滑轨运动；所述弧形滑轨固定安装在下支撑臂的倾斜段的末端。
本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型所述的激光加工头模块化辅助送料机构采用外挂式结构，可以外装在现有的圆筒形激光加工头上，实现激光焊接、激光熔覆工艺的旁轴送丝或送粉，无须拆装现有激光加工头，避免影响原装加工头的性能；
2、本实用新型所述的激光加工头模块化辅助送料机构采用可调式夹具控制激光、侧向送料之间的空间夹角，不会发生光束截面光斑形状畸变的问题，极大简化了送料角度摆动与激光束移动协调运动的控制技术要求，使得工艺参数调节十分简易。
3、本实用新型所述的激光加工头模块化辅助送料机构能够进行圆周运动，还可以在加工过程中根据工艺需要自动化调节送料全方位角度，其中包括绕激光束旋转、激光束与送料方向所构成平面内的二者夹角。
4、本实用新型所述的激光加工头模块化辅助送料机构采用模块化设计，结构简单，成本低、可靠性高。
附图说明
图1为激光加工头模块化辅助送料机构的结构图；
图中各标号的含义如下：
1-激光加工头、2-齿圈、3-环形轨道、4-辊子、5-上支撑臂、6-连接轴、7-第一齿轮、8-第二齿轮、9-第三齿轮、10-第一驱动电机、11-支撑架、12-螺栓、13-下支撑臂、14-曲柄、15-送粉头、16-弧形滑轨、17-第二驱动电机、18-连杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
如图1所示，本实用新型提供了一种激光加工头的模块化辅助送料机构，包括激光加工头1、齿圈2、环形轨道3、上支撑臂5、下支撑臂13、旋转驱动机构和送料角度调节机构。
所述激光加工头1为空心筒状结构，激光加工头1上设置有激光入射口和激光出射口，内部设置有聚焦光路；激光束从激光入射口入射，经聚焦光路聚焦后，从激光出射口射出聚焦激光束。
齿圈2和环形轨道3均环绕一周的安装在激光加工头1的外壁上，所述齿圈2设置在环形轨道3的上方。
所述环形轨道3为带有防倾覆凹槽的轨道，如燕尾槽型轨道。
所述上支撑臂5包括连接在一起的水平段和竖直段，所述水平段和竖直段相互垂直。水平段的端部安装有辊子4，所述辊子4与环形轨道3的形状配合，安装在环形轨道3内，可带动上支撑臂5一起沿着环形轨道3运动。
所述旋转驱动机构包括连接轴6、第一齿轮7、第二齿轮8、第三齿轮9、第一驱动电机10和支撑架11。所述支撑架11上方设置有两个圆孔，上支撑臂5的水平段穿过所述两个圆孔，将支撑架11套装在上支撑臂5上。所述第一驱动电机10安装在支撑架11上，第一驱动电机10的输出轴与第三齿轮9相连，用于驱动第三齿轮9运动。所述第二齿轮8与第三齿轮9啮合连接。所述连接轴6穿过上支撑臂5水平段上的通孔，将第二齿轮8与第一齿轮7连接在一起，两者联动。所述第一齿轮7与齿圈2啮合连接。第一驱动电机10启动后，带动第三齿轮9旋转，第三齿轮9带动第二齿轮8旋转，第一齿轮7与第二齿轮8同步旋转，第一齿轮7与固定不动的齿圈2啮合，进而带动整个上支撑臂5沿着环形轨道3旋转。
所述下支撑臂13包括连接在一起的直立段和倾斜段，所述直立段和倾斜段之间有一大于90度的夹角。所述上支撑臂5的竖直段通过螺栓12与下支撑臂13的直立段固定在一起。其中，下支撑臂13的直立段的长度是可以调节的。
所述送料角度调节机构包括曲柄14、连杆18、送粉头15、弧形滑轨16和第二驱动电机17；
所述曲柄14的一端与下支撑臂13的倾斜段铰接，另一端与连杆18的第一端铰接。第二驱动电机17安装在下支撑臂13上，并与曲柄14相连，用于驱动曲柄14绕其与下支撑臂13的铰接点旋转。连杆18的第二端与送粉头15铰接；所述送粉头15上固定安装有一滑块，所述滑块安装在弧形滑轨16上，可沿着弧形滑轨16运动；所述弧形滑轨16固定安装在下支撑臂13的倾斜段的末端。第二驱动电机17启动后，驱动曲柄14转动，进而通过由连杆18将运动传递到送粉头15，使得送粉头15可沿着弧形滑轨16运动，同时送粉头15始终指向所述弧形滑轨16的圆心，进而实现送粉头15角度的调节。
本实用新型可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本实用新型的范围。所有这样的对所述领域的技术人员显而易见的修改，将包括在本权利要求的范围之内。
Claims (1)
1.一种激光加工头的模块化辅助送料机构，其特征在于，包括激光加工头(1)、齿圈(2)、环形轨道(3)、上支撑臂(5)、下支撑臂(13)、旋转驱动机构和送料角度调节机构；
所述激光加工头(1)为空心筒状结构，激光加工头(1)上设置有激光入射口和激光出射口，内部设置有聚焦光路；激光束从激光入射口入射，经聚焦光路聚焦后，从激光出射口射出聚焦激光束；
齿圈(2)和环形轨道(3)均环绕一周的安装在激光加工头(1)的外壁上，所述齿圈(2)设置在环形轨道(3)的上方；
所述上支撑臂(5)包括连接在一起的水平段和竖直段，所述水平段和竖直段相互垂直；水平段的端部安装有辊子(4)，所述辊子(4)安装在环形轨道(3)内，可带动上支撑臂(5)一起沿着环形轨道(3)运动；
所述旋转驱动机构包括连接轴(6)、第一齿轮(7)、第二齿轮(8)、第三齿轮(9)、第一驱动电机(10)和支撑架(11)；所述支撑架(11)上方设置有两个圆孔，上支撑臂(5)的水平段穿过所述两个圆孔，将支撑架(11)套装在上支撑臂(5)上；所述第一驱动电机(10)安装在支撑架(11)上，第一驱动电机(10)的输出轴与第三齿轮(9)相连；所述第二齿轮(8)与第三齿轮(9)啮合连接；所述连接轴(6)穿过上支撑臂(5)水平段上的通孔，将第二齿轮(8)与第一齿轮(7)连接在一起，两者联动；所述第一齿轮(7)与齿圈(2)啮合连接；
所述下支撑臂(13)包括连接在一起的直立段和倾斜段，所述直立段和倾斜段之间有一大于90度的夹角；所述上支撑臂(5)的竖直段通过螺栓(12)与下支撑臂(13)的直立段固定在一起；
所述送料角度调节机构包括曲柄(14)、连杆(18)、送粉头(15)、弧形滑轨(16)和第二驱动电机(17)；所述曲柄(14)的一端与下支撑臂(13)的倾斜段铰接，另一端与连杆(18)的第一端铰接；第二驱动电机(17)安装在下支撑臂(13)上，并与曲柄(14)相连，用于驱动曲柄(14)绕其与下支撑臂(13)的铰接点旋转；连杆(18)的第二端与送粉头(15)铰接；所述送粉头(15)上固定安装有一滑块，所述滑块安装在弧形滑轨(16)上，可沿着弧形滑轨(16)运动；所述弧形滑轨(16)固定安装在下支撑臂(13)的倾斜段的末端。
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